Новые лекарства могут остановить появление супербактерий, заморозив эволюцию

Ученые стремятся остановить распространение устойчивости к антибиотикам, вмешиваясь в процесс развития бактерий.

Пневмококк

Ученые, возможно, открыли новое оружие в борьбе с устойчивыми к антибиотикам супербактериями: лекарства, которые останавливают развитие бактерий.

Устойчивые к антибиотикам бактерии - это те микробы, которые каким-то образом выживают даже под натиском меголекарств, предназначенных для их уничтожения. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), ежегодно не менее 2,8 миллиона человек в США заражаются одной из этих сверхсильных бактерий или устойчивых грибов .

Один из способов эволюции бактерий, чтобы стать «устойчивыми к антибиотикам», - это получение свободно плавающего генетического материала из окружающей среды. Затем они включают очищенные гены в свою ДНК . Таким образом, бактерии могут собирать гены, полученные от уже устойчивых микробов, и, таким образом, сами приобретать устойчивость. Но бактерии не могут улавливать заблудшие фрагменты ДНК без правильного оборудования; «жуки» должны сначала войти в состояние, называемое «компетенцией», чтобы построить механизм, необходимый для извлечения генетического материала из своего окружения.

Бактерии становятся компетентными, когда подвергаются стрессу, например, когда они подвергаются лечению антибиотиками. Исследования показывают, что несколько распространенных классов антибиотиков фактически способствуют распространению устойчивости к антибиотикам, переводя бактерии в состояние стресса. Но теперь новое исследование бактерий Streptococcus pneumoniae выявило потенциальное решение этой парадоксальной проблемы: лекарства, которые в первую очередь не позволяют бактериям становиться компетентными. 

В исследовании, опубликованном во вторник (3 марта) в журнале Cell Host & Microbe , исследователи проверили эту стратегию на модели мышей и успешно заблокировали несколько штаммов S. pneumoniae, чтобы они стали компетентными и обменивались генами внутри мышей. По данным CDC, бактерии, которые обычно живут в носу и горле человека, могут вызывать серьезные инфекции, если они мигрируют в кровоток, носовые пазухи, уши, легкие или ткани, покрывающие головной или спинной мозг . 

Антибиотики выступаюткачестве доступного тольколечения этих инфекций, нов более чем 30% случаев , что С. пневмонии штаммов доказать устойчивыми к одному или нескольким антибиотикам. Исследователи предположили, что если так называемые «антиэволюционные» препараты окажутся безопасными для людей, возможно, они помогут предотвратить развитие резистентности у большего числа штаммов.   

Остановка распространения 

Исследователи проверили более 1300 лекарств, чтобы определить, какие из них могут снизить уровень компетентности. Результаты указали на 46 таких лекарств, включая антипсихотические, противомикробные и противомалярийные препараты. Как выяснили исследователи, несмотря на то, что все они разнообразны, все они предотвращают развитие компетентности в низких дозах с помощью одного и того же механизма.

«Путь компетентности изучается на протяжении десятилетий, и мы знаем все ключевые компоненты», - говорят авторы исследования Ян-Виллем Вининг, профессор кафедры фундаментальной микробиологии Швейцарского университета в Лозанне, и Арнау Доменек, научный сотрудник в университете Вининга. lab, - сообщили Live Science в электронном письме. 

Один из ключевых компонентов, известный как протонно-движущая сила (PMF), позволяет клетке производить энергию, импортировать питательные вещества и доставлять грузы в свое тело и из него. Когда бактерии переходят в это компетентное состояние, они обычно выкачивают пептид, называемый CSP, который накапливается вне клетки и запускает компетентность (способность захватывать обрывки устойчивых к антибиотикам генов), как только она накапливается за пределами определенного порога. 

Но под действием антиэволюционных препаратов S. pneumoniae больше не может поддерживать нормальный PMF и переносчик, который обычно выкачивает неисправности CSP. «Поскольку путь компетентности жестко регулируется, если CSP не экспортируется, экспрессия ключевых соединений блокируется, а компетентность подавляется», - сказали Доменек и Вининг. 

Авторы проверили действие избранных препаратов - антимикробных, антипсихотических и антималярийных - на культивируемых S. pneumoniae и обнаружили, что все они блокируют компетентность, нарушая этот компонент PMF. Они обнаружили одинаковые результаты как на живых мышах, так и на клетках человека в лабораторных чашках. 

«Прелесть настоящей работы в том, что мы обнаружили несколько соединений ... которые могут слегка нарушать PMF, не влияя на нормальный рост клетки», - добавили Доменек и Вининг. 

«Это нарушает рост бактерий, которые стимулируют отбор по устойчивости», - сказал Эндрю Рид, профессор экологии и биологии болезней Университета штата Пенсильвания, который не принимал участия в исследовании. Если лекарства могут блокировать компетентность, не заставляя клетки развивать резистентность, «тогда микробы останутся чувствительными» к лечению антибиотиками, сказал он. 

В своей статье авторы отметили, что потребуются дальнейшие исследования, чтобы определить, «можно ли реально использовать« антиэволюционные »препараты в сочетании с антибиотиками для предотвращения распространения устойчивости к антибиотикам». «Нашими следующими шагами будет проверка того, являются ли [эти препараты] специфичными для Streptococcus pneumoniae или они также могут блокировать приобретение устойчивости у других патогенов человека», - рассказали Доменек и Вининг Live Science. Рид сказал, что философия срыва эволюции для предотвращения устойчивости должна распространиться и на другие насекомые, но точные мишени для лекарств у них могут различаться.

Рид добавил, что при разработке лекарств для людей ученые должны уметь грамотно планировать клинические испытания. «Это лекарство« защищает терапевтическое », а не само терапевтическое средство», имея в виду, что цель этих лекарств не в том, чтобы лечить людей, скажем так, а в предотвращении резистентности, - сказал он. 

«Вместо того, чтобы стремиться убить насекомых, - как многие группы стремятся достичь с помощью новых антибиотиков, - это пытается остановить влияние генетической изменчивости, на которую может действовать отбор». Читал сказал. «Для меня [это] отличные первые шаги - вперед».